Zellen mehrzelliger Organismen haben normalerweise einen doppelten oder diploiden (2p) Chromosomensatz, da die Zygote (die Eizelle, aus der sich der Organismus entwickelt) infolge der Befruchtung von jedem Elternteil einen Chromosomensatz erhält. Daher sind alle Chromosomen des Satzes gepaart und homolog – eines vom Vater, das andere von der Mutter. In Zellen wird dieser Satz durch Mitose konstant gehalten.
Geschlechtszellen (Gameten) – Eier und Spermien (oder Spermien in Pflanzen) – haben einen einzigen oder haploiden Chromosomensatz (n). Dieser Satz Gameten wird durch Meiose (vom griechischen Wort Meiose – Reduktion) gewonnen. Während des Meioseprozesses kommt es zu einer Chromosomenverdoppelung und zwei Teilungen – Reduktion und gleichwertige (gleiche) Teilung. Jede von ihnen besteht aus mehreren Phasen: Interphase, Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase (Abb. 1).
Reis. 1. Meiose-Schema:
1 – ursprüngliche Mutterzelle (2p, 2s); 2 – In der Interphase I kommt es zur Verdoppelung (Reduplikation) homologer Chromosomen (4c). Jedes Chromosom besteht aus zwei Chromatiden; 3 - In der Prophase I kommt es zur Konjugation (Paarung) homologer Chromosomen, zur Bildung von Bivalenten; 4 - in Metaphase I reihen sich Bivalente am Äquator der Zelle aneinander, eine Teilungsspindel wird gebildet; 5 - in der Anaphase I divergieren homologe Chromosomen zu verschiedenen Zellpolen; 6 - Tochterzellen nach der ersten Teilung. Jede Zelle hat nur eines von einem homologen Chromosomenpaar (2c) – Verringerung der Chromosomenzahl; 7 - In der Metaphase II sind Chromosomen, die aus zwei Chromatiden bestehen, am Äquator der Zellen aufgereiht; 8 – in der Anaphase II bewegen sich Chromatiden zu den Polen der Zellen; 9 - Tochterzellen nach der zweiten Teilung, in jeder Zelle wird der Chromosomensatz halbiert (p, s).
In der Interphase I (erste Teilung) kommt es zur Verdoppelung – Reduplikation – der Chromosomen. Jedes Chromosom besteht dann aus zwei identischen Chromatiden, die durch ein einziges Zentromer verbunden sind. In der Prophase I der Meiose kommt es zur Paarung (Konjugation) verdoppelter homologer Chromosomen, die aus vier Chromatiden bestehende Bivalente bilden. Zu diesem Zeitpunkt kommt es zu einer Spiralisierung, Verkürzung und Verdickung der Chromosomen. In der Metaphase I reihen sich gepaarte homologe Chromosomen am Äquator der Zelle auf, in der Anaphase I divergieren sie zu ihren verschiedenen Polen und in der Telophase I teilt sich die Zelle.
Nach der ersten Teilung gelangt von jedem homologen Chromosomenpaar jeweils nur ein verdoppeltes Chromosom in jede der beiden Zellen, d. h. die Chromosomenzahl halbiert sich.
Nach der ersten Teilung durchlaufen die Zellen eine kurze Interphase II (zweite Teilung) ohne Chromosomenverdoppelung. Die zweite Teilung erfolgt als Mitose. In der Metaphase II reihen sich die Chromosomen, bestehend aus zwei Chromatiden, am Äquator der Zelle aneinander. In der Anaphase II bewegen sich die Chromatiden in Richtung der Pole. In der Telophase II teilen sich beide Zellen. Es wurde festgestellt, dass ein direkter Zusammenhang zwischen dem Chromosomensatz im Zellkern (2 p oder p) und der darin enthaltenen DNA-Menge (gekennzeichnet mit dem Buchstaben C) besteht. Eine diploide Zelle hat doppelt so viel DNA (2C) wie eine haploide Zelle (C). In der Interphase I einer diploiden Zelle findet vor der Vorbereitung auf die Teilung die DNA-Replikation statt, ihre Menge verdoppelt sich und die Anzahl der DNA in Tochterzellen sinkt auf 2C, nach der zweiten Teilung auf 1C, was dem haploiden Chromosomensatz entspricht.
Die biologische Bedeutung der Meiose ist wie folgt. Zunächst bleibt über mehrere Generationen hinweg der für eine bestimmte Art charakteristische Chromosomensatz erhalten, da bei der Befruchtung haploide Gameten verschmelzen und der diploide Chromosomensatz wiederhergestellt wird.
Darüber hinaus finden bei der Meiose Prozesse statt, die die Umsetzung der Grundgesetze der Vererbung gewährleisten: Erstens wird durch die Konjugation und die obligatorische anschließende Divergenz homologer Chromosomen das Gesetz der Gametenreinheit umgesetzt – jeder Gamete erhält nur ein Chromosom von einem Paar von Homologen und daher nur ein Allel aus einem Paar - A oder a, B oder c.
Zweitens gewährleistet die zufällige Divergenz nicht homologer Chromosomen in der ersten Teilung die unabhängige Vererbung von Merkmalen, die durch Gene auf verschiedenen Chromosomen gesteuert werden, und führt zur Bildung neuer Kombinationen von Chromosomen und Genen (Abb. 2).
Reis. 2. Genetische Rekombination mit zufälliger Divergenz nicht homologer Chromosomen. Implementierung der unabhängigen Vererbung. Da die Oder Varianten I und II gleich sind, sind die Gene A und B unabhängig voneinander zufällig verteilt. Mit gleicher Wahrscheinlichkeit werden 4 Arten von Gameten gebildet: A B, Av und B, Av. Dies stellt bei der Zufallsbefruchtung die unabhängige Vererbung von Merkmalen sicher, die durch Gene gesteuert werden, die sich auf verschiedenen Chromosomen befinden. Die Zahlen geben die Zentromere der Chromosomen an.
Drittens weisen Gene, die sich auf demselben Chromosom befinden, eine verknüpfte Vererbung auf. Sie können sich jedoch durch Crossing Over – den Austausch von Abschnitten zwischen homologen Chromosomen, der während ihrer Konjugation in der Prophase stattfindet – kombinieren und neue Kombinationen von Genen bilden. Zellen teilen sich während der ersten Teilung (Abbildung 3).
Reis. 3. Genetische Rekombination während des meiotischen Crossovers. Das Diagramm zeigt, dass die Gene C und D in den gleichen Kombinationen wie in den Elternzellen CD und cd (nicht gekreuzte Gameten) zusammen übertragen (verknüpft) werden. In einigen Zellen, in denen ein Crossover zwischen den Genen C und D stattgefunden hat, werden neue Kombinationen von Genen gebildet, die sich von den Eltern unterscheiden – Cd und cd (Crossover-Gameten).
Somit können zwei Mechanismen für die Bildung neuer Kombinationen (genetische Rekombination) in der Meiose unterschieden werden: zufällige Divergenz nicht homologer Chromosomen und Crossing Over.
Vorlesung 14
Lebenszyklus einer Zelle. Mitose
1. Zelllebenszyklus (CLC)
Der Lebenszyklus ist der Zeitraum des Zelllebens vom Moment der Entstehung der Zelle durch Teilung bis zu ihrer anschließenden Teilung oder ihrem Tod.
Der Mitosezyklus kann in zwei Phasen unterteilt werden:
Interphase;
Teilung (Mitose, Meiose)
Interphase
– Phase zwischen Zellteilungen.
Die Dauer ist in der Regel viel länger als die Teilung
FAZIT: Als Ergebnis entsteht eine teilungsbereite Zelle mit einer Chromosomenstruktur von 2 c, einem Chromosomensatz von 2 n.
Mitose
Methode zur Teilung somatischer Zellen.
| Phasen | Verfahren | Schema | Satz und Struktur der Chromosomen |
| Prophase (Spiralisierung) | 1. Bichromatische Chromosomenspirale, 2. Nukleolen lösen sich auf, 3. Zentriolen divergieren zu den Pluspunkten der Zelle, 4. Kernhülle löst sich auf, 5. Spindelfäden werden gebildet | ||
| Metaphase (Cluster) | 2 c (bichromatid) 2 n (diploid) | ||
| Anaphase (Divergenz) | 2 c → 1 c (Bichromatid → Einzelchromatid) 2 n (diploid) | ||
| Telophase (Ende) | 1 c (Einzelchromatid) 2 n (diploid) |
FAZIT: Durch die Mitoseteilung entstehen zwei Körperzellen mit einem diploiden Chromosomensatz,
einzelne Chromatidchromosomen.
BIOLOGISCHE BEDEUTUNG: sorgt für die Erhaltung des Erbmaterials, weil Jede der beiden neu entstehenden Zellen erhält genetisches Material, das mit der ursprünglichen Zelle identisch ist.
1. Amitose.
Übung: Definieren Sie die Abteilung AMITOS. Siehe das Lehrbuch „Biologie“ von V.N. Yarygin, S. 52-53
Vorlesung 15
Meiose
Meiose - eine Methode der Teilung zur Bildung von Keimzellen.
| Phasen | Verfahren | Zeichnung | Satz und Struktur der Chromosomen |
| Abteilung I der Meiose – Reduktion | |||
| Prophase I | 1. Nukleolen lösen sich auf, 2. Zentriolen divergieren zu den Zellpluspunkten, 3. Kernhülle löst sich auf, 4. Spindelfilamente werden gebildet 5. Dichromatid Chromosomenspirale, 6. Konjugation – präzise und enge Annäherung homologer Chromosomen und Verflechtung ihrer Chromatiden 7. Überkreuzung – Austausch identischer (homologer) Abschnitte von Chromosomen, die dasselbe enthalten allelische Gene | ||
| Metaphase I | 1. Paare homologer Bichromatid-Chromosomen reihen sich entlang des Äquators der Zelle auf, 2. Spindelfäden sind von einem Pol aus am Zentromer eines Chromosomenpaares befestigt; zum anderen Chromosomenpaar vom anderen Pol | 2c (bichromatid) 2n (diploid) | |
| Anaphase I | 1. Spindelfäden ziehen sich zusammen, 2. ein bichromatisches Chromosom eines homologen Paares divergiert zu den Polen hin | 2c (Bichromatid) 2n → 1n (diploid → haploid) | |
| Telophase I (manchmal fehlt) | 1. Die Kernmembran wird wiederhergestellt. | ||
| 2. Am Äquator bildet sich ein Zellseptum, 3. Spindelfilamente lösen sich auf, 4. es entsteht das zweite Zentriol | ABSCHLUSS | ||
| Es kommt zu einer Abnahme der Chromosomenzahl Abteilung II der Meiose – | |||
| mitotisch | Prophase II | 1. Zentriolen divergieren zu den Pluspunkten der Zelle, 2. die Kernhülle löst sich auf, 3. es bilden sich Spindelfilamente | |
| 2c (bichromatid) 1n (haploid) | Metaphase II | 1. Zentriolen divergieren zu den Pluspunkten der Zelle, 2. die Kernhülle löst sich auf, 3. es bilden sich Spindelfilamente | |
| 1. Bichromatid-Chromosomen sind am Äquator der Zelle konzentriert, 2. zwei Fäden von verschiedenen Polen nähern sich jedem Chromosom, 3. Spindelfäden sind an den Zentromeren der Chromosomen befestigt | Anaphase II | 1. Zentromere werden zerstört, 2. Spindelfäden werden verkürzt, 3. Einzelchromatidchromosomen werden durch Spindelfäden zu den Zellpolen gedehnt | |
| 2c → 1c (Bichromatid → Einzelchromatid) 1n (haploid) | Telophase II | 1. Einzelchromatid-Chromosomen entfalten sich zu Chromatin, 2. es entsteht ein Nukleolus, 3. die Kernhülle wird wiederhergestellt. | |
| 2. Am Äquator bildet sich ein Zellseptum, 3. Spindelfilamente lösen sich auf, 4. es entsteht das zweite Zentriol | 4. Am Äquator bildet sich ein Zellseptum, 5. Spindelfilamente lösen sich auf, 6. es entsteht das zweite Zentriol |
FAZIT: Durch die meiotische Teilung werden aus einer Körperzelle 4 Keimzellen mit einem haploiden Chromosomensatz (n) und einzelnen Chromatidchromosomen (c) gebildet.
BIOLOGISCHE BEDEUTUNG: Gewährleistet den Austausch genetischer Informationen durch Crossover, Chromosomendivergenz und anschließende Fusion von Keimzellen.
| Abschnittscode | Kontrollierter Elementcode | Inhaltselemente, durch CMM-Kenntnisse verifiziert |
| 2 | Zelle als biologisches System |
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| Chromosomen, ihre Struktur (Form und Größe) und Funktionen. Die Anzahl der Chromosomen und ihre Artenkonstanz. Bestimmung des Chromosomensatzes in Körper- und Keimzellen. Zelllebenszyklus: Interphase und Mitose. Mitose ist die Teilung somatischer Zellen. Meiose. Phasen der Mitose und Meiose. Entwicklung von Keimzellen bei Pflanzen und Tieren. Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Mitose und Meiose, ihre Bedeutung. Die Zellteilung ist die Grundlage für das Wachstum, die Entwicklung und die Fortpflanzung von Organismen. |
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Teil A
1.Welche Zellstrukturen werden während der Mitose streng gleichmäßig zwischen den Tochterzellen verteilt:
1) Ribosomen 3) Chloroplasten
2) Mitochondrien 4) Chromosomen
2. Die Anbringung von Spindelfäden an Chromosomen erfolgt in:
1) Interphase 3) Metaphase
2) Prophase 4) Anaphase
3. In der Prophase der Mitosepassiert nicht :
1) Auflösung der Kernmembran
2) Bildung der Spindel
3) DNA-Verdoppelung
4) Auflösung von Nukleolen
4. Die Divergenz der Chromatiden zu den Zellpolen erfolgt bei:
1) Anaphase 3) Prophase
2) Telophase 4) Metaphase
5. Der Chromosomensatz in den Körperzellen heißt:
1) Karyotyp 3) Genotyp
2) Phänotyp 4) Genom
6. Das Zellzentrum im Mitoseprozess ist verantwortlich für:
1) Proteinbiosynthese
2) Chromosomenspiralisierung
3) Bewegung des Zytoplasmas
4) Bildung einer Spaltspindel
7. Neue Körperzellen in einem vielzelligen tierischen Organismus entstehen durch:
1) Meiose 3) Oogenese
2) Mitose 4) Spermatogenese
8. Die Verdoppelung der DNA und die Bildung von zwei Chromatiden erfolgt in:
1) Prophase der ersten meiotischen Teilung
2) Prophase der zweiten Abteilung der Meiose
3) Zwischenphase vor der ersten Division
4) Zwischenphase vor der zweiten Liga
9.Die Bildung von zwei Chromatiden in Chromosomen basiert auf dem Prozess:
1) DNA-Selbstverdopplung 3) DNA-Helixierung
2) Synthese von mRNA 4) Bildung von Ribosomen
10. Die Erhaltung einer konstanten Chromosomenzahl in Zellen während der vegetativen Vermehrung wird gewährleistet durch:
1) meiotische Teilung 3) mitotische Teilung
2) Bewegung des Zytoplasmas 4) Spermatogenese
11. Divergenz homologer Chromosomen tritt auf bei:
1) Anaphase der MeioseICH3) Metaphase der MeioseII
2) Metaphase der MeioseICH4) Anaphase der MeioseII
12. An welchen Anzeichen erkennt man die Anaphase der Mitose:
1) zufällige Anordnung spiralförmiger Chromosomen im Zytoplasma
2) Ausrichtung der Chromosomen in der Äquatorialebene der Zelle
3) Divergenz der Tochterchromatiden zu entgegengesetzten Polen der Zelle
4) Despiralisierung der Chromosomen und Bildung von Kernmembranen um zwei Kerne
13. In der Telophase der Mitose geschieht Folgendes:
1) DNA-Verdoppelung
2) Chromosomenspiralisierung
3) Divergenz homologer Chromosomen
4) Bildung von Kernen von Tochterzellen
14. Meiose unterscheidet sich von Mitose:
1) der Prozess des Crossing-Over und der Chromosomenkonjugation
2) das Vorhandensein von Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase
3) kürzere Dauer
4) das Vorhandensein einer Spindel
15.In der Anaphase der Mitose tritt auf:
1) Spiralisierung homologer Chromosomen
2) Divergenz homologer Chromosomen
3) Trennung des Zytoplasmas
4) DNA-Verdoppelung
16. Eine Spiralisierung der Chromosomen während der Mitose tritt auf bei:
1) Anaphase 3) Telophase
2) Metaphase 4) Prophase
17.In der Prophase der Mitosepassiert nicht :
1) Chromosomenspiralisierung
2) Wiederherstellung der Kernmembran
3) Spindelbildung
4) Auflösung der Kernmembran
18. Im Zellzyklus findet die DNA-Replikation statt in:
1) Interphase 3) Metaphase
2) Prophase 4) Anaphase
19. Die Teilung durch Mitose ist für Zellen nicht typisch:
1) Rotalgen
2) Hydra
3) Escherichia coli
4) Mukora
20.Chromosomen, die bei Frauen und Männern gleich sind, heißen:
1) Geschlechtschromosomen 3) Ribosomen
2) Autosomen 4) Lysosomen
21. Während der ersten meiotischen Teilung divergieren zu den Polen der sich teilenden Zelle:
1) ganze Chromosomen aus homologen Paaren
2) Schwesterchromatiden
3) Fragmente von Chromosomen aus homologen Paaren
4) Fragmente nicht homologer Chromosomen
22. Während der Mitose richten sich die Chromosomen am Zelläquator aus, während:
1) Telophase 3) Metaphase
2) Prophase 4) Anaphase
23. Im Gegensatz zur Mitose, Meiose:
1) besteht aus zwei Abteilungen
2) geht nicht mit einer Chromosomenspiralisierung einher
3) charakteristisch für Bakterienzellen
4) bei Viren beobachtet
24. Die Verengung eines Chromosoms, das zwei Chromatiden verbindet, heißt:
1) Zentrosom 3) Zentromer
2) Akrosom 4) Zentriol
25. Menschliche Körperzellen enthalten:
1) 46 Chromosomenpaare 3) 23 Chromosomenpaare
2) 92 Chromosomenpaare 4) 32 Chromosomenpaare
26.Prophase ICHDie Meiose unterscheidet sich von der Prophase der Mitose:
1) Spiralisierung der Chromosomen
2) das Vorhandensein von Konjugation und Crossover
3) Bildung einer Spaltspindel
4) Zerstörung von Chromosomen
27. Die Teilung durch Mitose ist für Zellen nicht typisch:
1) Protozoen 3) Pilze
2) Bakterien 4) Pflanzen
28. Die Reihenfolge der Mitosestadien ist wie folgt:
1) Metaphase, Telophase, Prophase, Anaphase 3) Prophase, Metaphase, Telophase, Anaphase
2) Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase 4) Telophase, Prophase, Metaphase, Anaphase.
29. Die längste Phase der Mitose ist:
1) Prophase 3) Anaphase
2) Metaphase 4) Telophase.
30. Während der Mitose kommt es zur Divergenz homologer Chromosomen zu den Zellpolen in:
1) Prophase 3) Anaphase
2) Metaphase 4) Es gibt keine richtige Antwort
31. Während der Mitose erfolgt die Teilung des Zellzytoplasmas in:
1) Interphase 3) Metaphase
2) Prophase 4) Telophase
32. Chromosomenverdoppelung tritt auf bei:
1) Interphase 3) Metaphase
2) Prophase 4) Telophase
33. Eine Verringerung der Chromosomenzahl tritt auf bei:
1) Anaphase der Mitose 3) II. Teilung der Meiose
2) Abteilung I der Meiose 4) in allen oben genannten Fällen.
34. Dabei kommt es zu einer Chromosomenkreuzung:
1) Mitose 3) DNA-Replikation
2) Meiose 4) Transkription.
35. In der Anaphase der Mitose kommt es zu Divergenz:
1) Tochterchromosomen 3) nicht homologe Chromosomen
2) homologe Chromosomen 4) Zellorganellen
36.Bivalente heißen:
1) Verengungen in den Chromosomen, an denen die Spindelfäden befestigt sind
2) Chromosomenhälften, die sich während der Mitose trennen
3) fusionierte homologe Chromosomen während der Meiose
4) despiralisierte Chromosomen, die unter dem Mikroskop unsichtbar sind
37. Biologische Bedeutung Meiose soll Folgendes sicherstellen:
1) genetische Stabilität
2) Geweberegeneration und Erhöhung der Zellzahl im Körper
3) genetische Variabilität
4) asexuelle Fortpflanzung
38. Durch die Mitose entstehen:
1) Körperzellen
2) Eier
3) Sperma
4) alle aufgelisteten Zellen
39. Ein Chromosomensatz, in dem jedes Chromosom ein homologes Paar hat, heißt:
1) haploid
2) diploid
3) triploid
4) tetraploid
40. Während der Entwicklung von Gameten bei Tieren findet die Zellteilung in den Gonaden in der Reproduktionszone statt6
1) Meiose
2) Mitose
3) Amitose
4) einfache binäre Division
41. Bei der Bildung von Gameten beim Menschen erfolgt die Reduktionsteilung im Stadium:
1) Fortpflanzung 3) Reifung
2) Wachstum 4) Bildung
42. Bei Tieren werden während des Mitoseprozesses im Gegensatz zur Meiose Zellen gebildet:
1) somatisch
2) mit dem halben Chromosomensatz
3) sexuell
4) Spore
43. Mitose in einem vielzelligen Organismus bildet die Grundlage für:
1) Gametogenese
2) Wachstum und Entwicklung
3) Stoffwechsel
4) Selbstregulierungsprozesse
44. Während des Mitoseprozesses erhält jede Tochterzelle denselben Chromosomensatz wie die Mutterzelle, weil:
1) In der Prophase kommt es zur Spiralisierung der Chromosomen
2) Es kommt zu einer Despiralisierung der Chromosomen
3) In der Interphase dupliziert sich die DNA selbst, in jedem Chromosom werden zwei Chromatiden gebildet
4) Jede Zelle enthält zwei homologe Chromosomen
Teil B
Wählen Sie drei von sechs richtigen Antworten aus.
1. Die biologische Bedeutung der Meiose ist:
1) Verringerung der Chromosomenzahl
2) die Bildung männlicher und weiblicher Gameten
3) Bildung somatischer Zellen
4) Schaffung von Möglichkeiten für die Entstehung neuer Genkombinationen
5) Erhöhung der Zellzahl im Körper
6) mehrfache Vergrößerung des Chromosomensatzes
2.Während der Mitose geschieht Folgendes nicht:
1) Chromosomenspiralisierung
2) Divergenz der Chromosomen zu den Polen der sich teilenden Zelle
3) Überqueren
4) DNA-Replikation
5) Photolyse von Wasser
6) Spindelbildung
3. Die Oogenese ist gekennzeichnet durch:
1) das Vorhandensein einer Bildungsphase
2) Akkumulation Nährstoffe in einer Eizelle erster Ordnung
3) die Bildung von vier Keimzellen
4) Tod von Polkörpern
5) das Auftreten mehrerer mitotischer Teilungen im Reifestadium
6) das Auftreten mehrerer meiotischer Teilungen im Reifestadium
4. Oogenese im Gegensatz zur Spermatogenese:
1) hat ein ausgeprägteres Wachstumsstadium
2) enthält keine Reproduktionsstufe
3) enthält keine Bildungsstufe
4) endet mit der Bildung einer Keimzelle
5) Im Reifestadium wird es durch Mitose dargestellt
6) endet beim Menschen in der Embryonalperiode
5. Die Eizelle zeichnet sich im Gegensatz zum Sperma aus durch:
1) haploider Chromosomensatz
2) diploider Chromosomensatz
3) ein großes Nährstoffangebot
4) größere Größen
5) Immobilität
6) aktive Bewegung
Aufgaben zur Ermittlung der Abfolge biologischer Objekte, Prozesse, Phänomene. Schreiben Sie die Antwort als Buchstabenfolge.
1. Geben Sie den Ablauf der Zellbildung während der Spermatogenese an:
A) Spermatiden
B) Spermatogonie
B) Spermatozyten 2. Ordnung
D) Sperma
D) Urkeimzellen
E) Spermatozyten 1. Ordnung
2. Geben Sie die Abfolge von Phänomenen und Prozessen an, die zur Vorbereitung und während der Mitose auftreten.
A) Divergenz der Tochterchromatiden zu den Zellpolen
B) Chromosomenspiralisierung
B) Despiralisierung der Chromosomen
D) Verdoppelung der zellulären DNA
D) Bildung von Interphasenkernen von Tochterzellen
E) Anheftung der Chromosomen an die Spindelfäden
3. Geben Sie die Abfolge der Phänomene und Prozesse an, die während des Meioseprozesses auftreten.
A) Chromatidtrennung
B) Konjugation homologer Chromosomen
C) die Bildung von vier haploiden Zellen
D) Spiralisierung der Chromosomen einer sich teilenden diploiden Zelle
D) Divergenz homologer Chromosomen
E) Austausch von Abschnitten zwischen homologen Chromosomen
Passende Aufgaben. Die Antwort muss als Zahlenfolge aufgeschrieben werden.
1. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen der Mitosephase und den während dieser Phase stattfindenden Ereignissen her:
2. Geben Sie die Entsprechung zwischen der Phase der Gametogenese und den dabei auftretenden Ereignissen an:
Teil C
1.Welche Mechanismen gewährleisten die Konstanz der Chromosomenzahl der Nachkommen während der sexuellen Fortpflanzung?
Antworten.
1.-4 2.-3 3.-3 4.- 4 5.-1 6.-4 7.-2 8.-3 9.-1 10.-3
11.-1 12.-3 13.-4 14.-1 15.-2 16.-3 17.-2 18.-1 19.-3 20.-2
21.-1 22.-3 23.-4 24.-3 25.-3 26.-2 27.-4 28.-2 29.-1 30.-4
31.-4 32.-1 33.-2 34.-2 35.-1 36.-3 37.-3 38.-1 39.-2 40.-2
41.-3 42.-1 43.-2 44.-3
3 von 6:
Buchstabenfolge:
B1- DBEVAG
V2-GBEAVD
B3-GBEDAV
Zur Einhaltung:
C1:
Die regelmäßige Divergenz der Chromosomen während des Meioseprozesses gewährleistet eine genaue Verteilung der haploiden Chromosomenzahl auf die Gameten.
Bei der Befruchtung erhält die Zygote wieder einen diploiden Chromosomensatz, der dem Elternsatz entspricht.
Nachfolgende mitotische Teilungen sorgen für die gleiche Anzahl von Chromosomen in den Körperzellen der Nachkommen, auch in den Zellen der Vorläufer der Keimzellen.
Inhalt Arten der Fortpflanzung…………… 3 Mitose……………………. 5 Amitose…………………. . 16 Sexuelle Fortpflanzung…………………. 18 Meiose……………………… 20 Gametogenese……………… 26 Arten und Struktur der Gameten………………… 28 Generationswechsel………………. 29 Parthenogenese……………….
Fortpflanzung ist die Fortpflanzung der eigenen Art, die Kontinuität und Kontinuität des Lebens gewährleistet. Dies ist eine der wichtigsten Eigenschaften lebender Organismen. Dank der Reproduktion geschieht Folgendes: 1. Übertragung von Erbinformationen. 2. Die Kontinuität der Generationen bleibt gewahrt. 3. Die Existenzdauer der Art bleibt erhalten. 4. Die Anzahl der Arten nimmt zu und das Territorium (Gebiet) des Lebensraums erweitert sich. Die Fortpflanzung basiert auf der Zellteilung, die für eine Vergrößerung der Zellzahl und das Wachstum eines vielzelligen Organismus sorgt.
ARTEN DER REPRODUKTION Fortpflanzung Asexuell Sexuell Tatsächlich asexuell (durch eine Zelle) Vegetativ (durch eine Gruppe von Zellen) Konjugation (einzellige Organismen) Vielzellige Organismen Ohne Befruchtung Mit Befruchtung
Asexuelle Fortpflanzung Tatsächlich asexuelle Fortpflanzung (durch eine Zelle): : 1. Spaltung in zwei (einfach) 2. Mitose 3. Amitose 4. Knospung 5. Sporulation Vegetative Fortpflanzung (durch eine Gruppe von Zellen) : : 1. Knospung 2. Fragmentierung 3 . Vegetative Vermehrung von Pflanzen
MITOSE ODER INDIREKTE TEILUNG Mitose ((lateinisch Mitos – Faden) ist eine Teilung des Zellkerns, bei der zwei Tochterkerne mit einem Chromosomensatz gebildet werden, der mit dem der Elternzelle identisch ist. Mitose = Kernteilung + Zytoplasmateilung Zum ersten Mal Die Mitose bei Pflanzen wurde 1874 von I. D. Chis-tyakov beobachtet und der Prozess wurde vom deutschen Botaniker E. Strasburger (1877) und dem deutschen Zoologen W. Fleming (1882) ausführlich beschrieben.
Zellzyklus Der Zeitraum, in dem eine Zelle von einer Teilung zur nächsten existiert, wird Mitose oder Zellzyklus genannt. Der Zellzyklus in Pflanzen dauert 10 bis 30 Stunden. Die Kernteilung (Mitose) dauert etwa 10 % dieser Zeit. P 1 – präsynthetische Periode C – synthetische Periode P 2 – postsynthetische Periode
Die Struktur der Chromosomen in verschiedenen Perioden des Zellzyklus 1 2 3 4 1, 2 – präsynthetische Periode; 3 – synthetische und postsynthetische Periode; 4 – Metaphase. 1. Während der präsynthetischen Phase wächst die Zelle: Protein und RNA werden synthetisiert und die Menge an organischen Substanzen nimmt zu. 2. Während der Syntheseperiode findet die DNA-Replikation (Verdoppelung) statt. Von diesem Moment an besteht jedes Chromosom aus zwei Chromatiden. 3. In der Zeit nach der Synthese findet eine intensive Protein- und ATP-Synthese statt, die für die Zellteilung notwendig ist.
Chromatinregionen im Interphasekern 1. DNA-Strang in Form von Chromatin. 2. Es liegt während der Zellteilung in Form eines Chromosoms vor
PROPHASE Chromatinspiralen in bichromatische Chromosomen; die Kernmembran und der Nukleolus lösen sich auf; Zentriolen divergieren zu den Polen hin; (2 n 4 c).
METAPHASE Bichromatid-Chromosomen richten sich am Äquator der Zelle aus; Zentriolen bilden Spindelfäden, die an den Zentromeren der Chromosomen befestigt sind; (2 n 4 c).
ANAPHASE Wenn sich die Spindelstränge zusammenziehen, teilen sich die Zentromere der Chromosomen und die Chromatiden jedes Chromosoms wandern zu den Polen der Zelle; (4 n 4 c). Jedes Chromatid wird als unabhängiges Chromosom betrachtet
TELOPHASE Einzelchromatid-(Tochter-)Chromosomen wickeln sich ab, es bildet sich ein Nukleolus und um sie herum bildet sich eine Kernhülle; Am Äquator beginnt sich eine Trennwand zu bilden. in Kernen 2 n 2 c.
ZYTOKINESE (Zytoplasmatische Teilung) Bildung eines Doppelmembranseptums entlang des Äquators der Zelle, gefolgt von der vollständigen Trennung der Tochterzellen. Bei Pflanzen bildet sich entlang des Äquators der Zelle eine Zellwand. Zellzytokinese (Foto)
Der Chromosomensatz (Anzahl, Form und Größe) in einer Körperzelle wird als Karyotyp bezeichnet. Der Karyotyp enthält einen doppelten (diploiden) Chromosomensatz (2 n 2 n), der für jeden Organismustyp konstant ist. Diploider Satz menschlicher Chromosomen
BEDEUTUNG DER MITOSE 1. Führt zu einer Erhöhung der Zellzahl und sorgt für das Wachstum eines vielzelligen Organismus. 2. Bietet Ersatz für abgenutztes oder beschädigtes Gewebe. 3. Behält den Chromosomensatz in allen Körperzellen bei. 4. Dient als Mechanismus zur asexuellen Fortpflanzung, wodurch Nachkommen entstehen, die genetisch mit den Eltern identisch sind. 5. Ermöglicht die Untersuchung des Karyotyps des Organismus (in der Metaphase).
Amitose oder direkte Teilung Amitose ist die Teilung des Interphasekerns durch Verengung ohne Bildung einer Spaltspindel. Prävalenz in der Natur: Normal 1. Amöbe 2. Großer Ciliatenkern 3. Endosperm 4. Kartoffelknolle 5. Hornhaut 6. Knorpel- und Leberzellen Pathologie 1. Mit Entzündung 2. Bösartige Neubildungen Bedeutung: sparsamer (geringer Energieverbrauch) Prozess der Zelle Reproduktion
SCHIZOGONIE Schizogonie (gr. schizo – gespalten) – mehrfache ungeschlechtliche Fortpflanzung bei Sporozoen, Foraminiferen und einigen Algen. Der Zellkern (Schizont) wird durch schnell aufeinanderfolgende Teilungen in mehrere Kerne geteilt, und die gesamte Zelle zerfällt dann in die entsprechende Anzahl einkerniger Zellen – Merozoiten. .
SEXUELLE REPRODUKTION Die sexuelle Fortpflanzung hat gegenüber der asexuellen Fortpflanzung einen Vorteil, da zwei Elternteile beteiligt sind. ♂ ♂ Spermium ((n)n) + ♀ Ei (n)(n) = = Zygote (2(2 n)n) Die Zygote trägt die erblichen Merkmale beider Elternteile, was die erbliche Variabilität der Nachkommen deutlich erhöht und steigert ihre Fähigkeit, sich an Umweltbedingungen anzupassen. Die sexuelle Fortpflanzung ist mit der Bildung spezialisierter Zellen – Gameten – in den Genitalorganen (Gonaden) verbunden, die dadurch gebildet werden besonderer Typ Zellteilung – Meiose.
Meiose ist eine indirekte Zellteilung; der Prozess der Zellteilung, bei dem die Anzahl der Chromosomen in einer Zelle halbiert wird. (Reduktion) Durch diese Teilung entstehen haploide(n) Keimzellen (Gameten) und Sporen. MEIOSE ZYGOTIC GAMET SPOROUS In der Zygote nach der Befruchtung, was zur Bildung von Zoosporen in Algen und Myzel von Pilzen führt. Führt in den Geschlechtsorganen zur Bildung von Gameten. In Samenpflanzen führt es zur Bildung eines haploiden Gametophyten
MEIOSE Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Teilungen – Meiose 1 und Meiose 2. Die DNA-Duplikation findet nur vor Meiose 1 statt und es gibt keine Interphase zwischen den Teilungen. Bei der ersten Teilung divergieren homologe Chromosomen und ihre Zahl halbiert sich, bei der zweiten Teilung trennen sich die Chromatiden und es bilden sich reife Gameten. Ein Merkmal der ersten Division ist die komplexe und zeitaufwändige Prophase.
PROPHASE 1 (2 n 4 s) Prophase 1 ist die längste 2 n 4 s lange Spiralisierung von Chromatin in bichromatische Chromosomen; Zentriolen divergieren zu den Polen hin; Zusammenführung (Konjugation) und Verkürzung homologer Chromosomen mit anschließender Kreuzung und Austausch homologer Bereiche (Crossing Over); Auflösung der Kernmembran.
METAPHASE 1 (2 n 4 c) Homologe Chromosomen liegen paarweise am Äquator und stoßen sich gegenseitig ab. Es entsteht eine Spaltspindel. Die Spindelstränge sind an den Bichromatid-Chromosomen befestigt.
ANAPHASE 1 (2 n 4 c) Homologe Chromosomen, bestehend aus zwei Chromatiden, divergieren zu den Polen. An den Zellpolen kommt es zu einer Abnahme (Reduktion) der Chromosomen.
TELOPHASE 1 (1 n 2 c) In der Telophase erscheint von jedem Paar homologer Chromosomen eines in den Tochterzellen und der Chromosomensatz wird haploid. Allerdings besteht jedes Chromosom aus zwei Chromatiden, sodass die Zelle sofort mit der zweiten Teilung beginnt.
MEIOSE 2 (1 n 2 c, 1, 1 nn 2 c, 2 n 2 c, nc)nc) Die zweite meiotische Teilung erfolgt entsprechend der Art der Mitose. In der Anaphase 2 bewegen sich die Chromatiden in Richtung der Pole, die zu Tochterchromosomen werden. Aus jeder Ausgangszelle werden durch Meiose vier Zellen mit einem haploiden Chromosomensatz gebildet.
GAMETOGENESE GAMETOGENESE Spermatogenese ♂♂ Oogenese ♀♀ (in den Hoden) (in den Eierstöcken) Fortpflanzungsperiode (Mitose) In der Fortpflanzungsperiode In der Embryonalperiode Wachstumsperiode (Interphase) Unbedeutend Lange Periode Spermiozyten 1. Ordnung Eizelle 1. Ordnung Reifung Periode (Meiose) Erste und zweite Erste und zweite meiotische ungleichmäßige Teilung meiotische Teilung 4 Spermien 1 Ei
Entwicklung von Gameten in Blütenpflanzen. Entwicklung von Pollenkörnern. Jedes Pollenkörnchen entwickelt sich aus einer Mikrosporen-Mutterzelle, die eine Meiose durchläuft und 4 produziert Pollenkörner. Entwicklung des embryonalen Korns. Der Embryosack entwickelt sich aus einer haploiden Megaspore, die durch meiotische Teilung der Makrosporen-Mutterzelle entsteht.
Arten und Struktur der Gameten 1 2 Abb. 1. Spermatozoen: 1 – Kaninchen, 2 – Ratte, 3 – Meerschweinchen, 4 – Mensch, 5 – Krebse, 6 – Spinne, 7 – Käfer, 8 – Schachtelhalm, 9 – Moos, 1 O – Farn. Reis. 2. Säugetierei: 1 – Schale, 2 – Kern, 3 – Zytoplasma, 4 – Follikelzellen. Die Begriffe Sperma und Ei wurden 1827 von Karl Baer geprägt.
Selbst wenn die Nachkommen von beiden Elternteilen identische Gene erhalten, kann die Wirkung dieser Gene unterschiedlich sein, da Gene bei Männern und Frauen einen unterschiedlichen elterlichen „Abdruck“ tragen, der sich auf die normale Entwicklung des Körpers auswirkt und auch bei der Entwicklung des Körpers eine Rolle spielt Auftreten von Krankheiten. Das Phänomen, bei dem bei der Bildung von Gameten bei einem Nachkommen der vorherige chromosomale „Abdruck“, den er von den Eltern erhalten hatte, gelöscht wird und seine Gene entsprechend dem Geschlecht eines bestimmten Individuums markiert werden, wird als genomische Prägung bezeichnet
Verschiedene Lebenszyklen (Generationswechsel) A – zygotische Meiose: Grünalgen, Pilze. B – Gametische Meiose: Wirbeltiere, Weichtiere, Arthropoden. B – Sporenmeiose: Braun-, Rotalgen und alle höheren Pflanzen.
Die Bedeutung der Meiose Die Anzahl der Chromosomen bleibt von Generation zu Generation erhalten. Reife Gameten erhalten eine haploide Chromosomenzahl (n), und bei der Befruchtung wird die für eine bestimmte Art charakteristische diploide Chromosomenzahl wiederhergestellt. Gebildet große Zahl neue Kombinationen von Genen beim Crossover und der Fusion von Gameten (kombinative Variabilität), was ergibt neues Material für die Evolution (Nachkommen unterscheiden sich von Eltern). ♂ (n) + ♀ (n) = Zygote (2 n) → neuer Organismus (2 n)
Parthenogenese (gr. jungfräulicher Ursprung) – sexuelle Fortpflanzung, bei dem die Entwicklung eines neuen Organismus aus einer unbefruchteten Eizelle erfolgt. Parthenogenese Fakultativ zyklisch Obligatorisch (obligatorisch) Sowohl ohne Befruchtung als auch danach: Bienen, Ameisen, Rädertierchen ♂ + ♀ = Weibchen ♀ → Männchen Entstanden als Mittel zur Regulierung des Geschlechterverhältnisses Bei Daphnien, Blattläusen ♀ → ♀ - im Sommer ♂ + ♀ - im Herbst Entstanden als Überlebensmethode aufgrund des großen Todes von Individuen. Alle Individuen sind weiblich (Kaukasische Felseneidechse). Entstanden als Überlebensmethode der Art aufgrund der Schwierigkeiten, dass Individuen einander treffen. In Pflanzen (Kreuzblütler, Asteraceae). , Rosaceae usw.) wird die Parthenogenese Apomixis genannt.
Kontroll- und Generalisierungstest 1. In welchem Zeitraum des Zellzyklus verdoppelt sich die DNA-Menge? A) Metaphase, b) Prophase, c) Syntheseperiode, d) Präsyntheseperiode. 2. Während welcher Mitoseperiode ordnen sich die Chromosomen entlang des Äquators an? A) in der Prophase, b) in der Metaphase, c) in der Anaphase, d) in der Telophase. 3. Welches Ereignis fehlt bei der Mitose im Vergleich zur Meiose? A) DNA-Duplikation, b) Konjugation und Crossing-over von Chromosomen, c) Divergenz der Chromosomen zu den Polen. 4. Welcher Chromosomensatz entsteht bei der mitotischen Teilung? A) haploid, b) diploid, c) triploid. 5. Was ist charakteristisch für die Fragmentierungsperiode (Blastomere)? A) meiotische Teilung, b) aktives Wachstum Zellen, c) zelluläre Spezialisierung, d) mitotische Teilung. 6. Wie endet der Befruchtungsprozess? A) die Annäherung des Spermas an die Eizelle, b) das Eindringen des Spermas in die Eizelle, c) die Verschmelzung von Kernen und die Bildung einer Zygote. 7. Nervensystem entwickelt sich aus: a) Endoderm, b) Mesoderm, c) Ektoderm.
8. Wie viele Chromatiden befinden sich am Ende der Mitose in einem Chromosom? A)1, b)2, c)3, d)4. 9. Embryo im Gastrulastadium: a) einschichtig, b) zweischichtig, c) mehrschichtig. 10. Wenn Bienen einen diploiden Chromosomensatz von 32 haben, dann haben die folgenden Bienen 16 Chromosomen: a) Drohne, b) Königin, c) Arbeitsbiene. 11. Welchen Chromosomensatz hat das Endosperm eines Weizenkorns? A) haploid, b) diploid, c) triploid. 12. Was passiert während der postsynthetischen Phase der Interphase? A) Zellwachstum und Synthese organischer Substanzen, b) DNA-Verdoppelung, c) Akkumulation von ATP. 13. Welche Unterteilung liegt der sexuellen Fortpflanzung zugrunde? A) Mitose, b) Amitose, c) Meiose, d) Schizogonie. 14. Was entsteht bei der Oogenese? A) Sperma, b) Eizelle, c) Zygote, d) Körperzellen. 15. Welcher Chromosomensatz wäre nach der meiotischen Teilung in der Zelle vorhanden, wenn die Mutter 12 hätte? 16. Von welchem Keimschicht Werden Muskeln gebildet?
Standardantworten zum Kontrolltest 1. c; 2. b; 3. b; 4. b; 5. g; 6. im; 7. im; 8. a; 9. im; 10. a; 11. im; 12. in; 13. im; 14. b. 15. 6 Chromosomen, 20. Aus Mesoderm;
Zellen mehrzelliger Organismen haben normalerweise einen doppelten oder diploiden (2 n) Chromosomensatz, da die Zygote (die Eizelle, aus der sich der Organismus entwickelt) infolge der Befruchtung von jedem Elternteil einen Chromosomensatz erhält. Daher sind alle Chromosomen des Satzes gepaart und homolog – eines vom Vater, das andere von der Mutter. In Zellen wird dieser Satz durch Mitose konstant gehalten.
Geschlechtszellen (Gameten) – Eier und Spermien (oder Spermien in Pflanzen) – haben einen einzigen oder haploiden Chromosomensatz (n). Dieser Satz Gameten wird durch Meiose (vom griechischen Wort Meiose – Reduktion) gewonnen. Während des Meioseprozesses kommt es zu einer Chromosomenverdoppelung und zwei Teilungen – Reduktion und gleichwertige (gleiche) Teilung. Jede von ihnen besteht aus mehreren Phasen: Interphase, Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase (Abb. 1).
In der Interphase I (erste Teilung) kommt es zur Verdoppelung – Reduplikation – der Chromosomen. Jedes Chromosom besteht dann aus zwei identischen Chromatiden, die durch ein einziges Zentromer verbunden sind. In der Prophase I der Meiose kommt es zur Paarung (Konjugation) verdoppelter homologer Chromosomen, die aus vier Chromatiden bestehende Bivalente bilden. Zu diesem Zeitpunkt kommt es zu einer Spiralisierung, Verkürzung und Verdickung der Chromosomen. In der Metaphase I reihen sich gepaarte homologe Chromosomen am Äquator der Zelle auf, in der Anaphase I divergieren sie zu ihren verschiedenen Polen und in der Telophase I teilt sich die Zelle. Nach der ersten Teilung gelangt von jedem homologen Chromosomenpaar jeweils nur ein verdoppeltes Chromosom in jede der beiden Zellen, d. h. die Chromosomenzahl halbiert sich.
Nach der ersten Teilung durchlaufen die Zellen eine kurze Interphase II (zweite Teilung) ohne Chromosomenverdoppelung. Die zweite Teilung erfolgt als Mitose. In der Metaphase II reihen sich die Chromosomen, bestehend aus zwei Chromatiden, am Äquator der Zelle aneinander. In der Anaphase II bewegen sich die Chromatiden in Richtung der Pole. In der Telophase II teilen sich beide Zellen. Es wurde festgestellt, dass ein direkter Zusammenhang zwischen dem Chromosomensatz im Zellkern (2 n oder n) und der darin enthaltenen DNA-Menge (gekennzeichnet mit dem Buchstaben C) besteht. Eine diploide Zelle hat doppelt so viel DNA (2C) wie eine haploide Zelle (C). In der Interphase I einer diploiden Zelle findet vor der Vorbereitung auf die Teilung die DNA-Replikation statt, ihre Menge verdoppelt sich und entspricht 4C. Nach der ersten Teilung sinkt die DNA-Menge in den Tochterzellen auf 2C, nach der zweiten Teilung auf 1C, was dem haploiden Chromosomensatz entspricht.
Die biologische Bedeutung der Meiose ist wie folgt. Zunächst bleibt über mehrere Generationen hinweg der für eine bestimmte Art charakteristische Chromosomensatz erhalten, da bei der Befruchtung haploide Gameten verschmelzen und der diploide Chromosomensatz wiederhergestellt wird.
Darüber hinaus finden bei der Meiose Prozesse statt, die die Umsetzung der Grundgesetze der Vererbung gewährleisten: Erstens wird durch die Konjugation und die obligatorische anschließende Divergenz homologer Chromosomen das Gesetz der Gametenreinheit umgesetzt – jeder Gamete erhält nur ein Chromosom von einem Paar von Homologen und daher nur ein Allel aus einem Paar - A oder a, B oder b.
Zweitens gewährleistet die zufällige Divergenz nicht homologer Chromosomen in der ersten Teilung die unabhängige Vererbung von Merkmalen, die durch Gene auf verschiedenen Chromosomen gesteuert werden, und führt zur Bildung neuer Kombinationen von Chromosomen und Genen (Abb. 2).
Drittens weisen Gene, die sich auf demselben Chromosom befinden, eine verknüpfte Vererbung auf. Sie können sich jedoch durch Crossing Over – den Austausch von Abschnitten zwischen homologen Chromosomen, der bei ihrer Konjugation in der Prophase der ersten Teilung stattfindet – kombinieren und neue Genkombinationen bilden (Abb. 3).
Somit können zwei Mechanismen für die Bildung neuer Kombinationen (genetische Rekombination) in der Meiose unterschieden werden: zufällige Divergenz nicht homologer Chromosomen und Crossing Over.
